Warum fliegen Flugzeuge auf einer Höhe von 11 km anstatt auf einer Höhe von 22 km zu fliegen wo Luftwiderstand und damit Treibstoffverbrauch geringer sind?
16 Antworten
Ganz einfach: Flugsicherheit.
Wenn es in einer Höhe von 22km zu einem Druckabfall in der Kabine kommen würde, bräuchte die Maschine viel zu lange, um auf eine sichere Höhe zu sinken.
Bis dahin wären alle Passagiere an den Folgen des Unterdruckes gestorben. Da helfen auch Sauerstoffmasken nicht viel.
Der Treibstoffverbrauch wird nicht geringer sondern größer, denn die Triebwerke müssen den fehlenden Auftrieb an der Tragfläche durch die geringere Luftdichte ja durch mehr Schub ausgleichen, ansonsten würde der Flieger ständig sinken.
Es gibt halt eine optimale Schnittmenge zwischen Auftrieb, Triebwerksleistung, Druckbelüftung und Luftwiderstand.
Und die ganze Struktur müsste stärker sein, um der Druckdifferenz standzuhalten. Das aber bedeutet automatisch mehr Gewicht, also weniger Reichweite, weniger Nutzlast oder mehr Kraftstoffverbrauch.
Das ist die Aufgabe der Flugzeugdesigner und Aerodynamiker, dieses Optimum aller Faktoren zu berücksichtigen.
Der Treibstoffverbrauch wird nicht geringer sondern größer, denn die Triebwerke müssen den fehlenden Auftrieb an der Tragfläche durch die geringere Luftdichte ja durch mehr Schub ausgleichen, ansonsten würde der Flieger ständig sinken.
Da halte ich jetzt einfach mal dagegen, dass der benötigte Schub um eine bestimmte Machzahl zu halten in größerer Höhe nicht größer, sonder kleiner wird. Sonst gäbe es gar keinen Grund überhaupt in FL410 zu fliegen. Zumal nicht Schub in Relation zum Auftrieb steht, sondern die TAS. Limitierend ist allerdings mit Sicherheit der Auftrieb selbst (Abhängig im Quadrat zur TAS, die wiederum bei konstanter Machzahl mit zunehmender Höhe sinkt), irgendwann die maximale Drehzahl der Triebwerke, sowie ziemlich Fix die Kabine.
Dünnere Luft heißt doch gleichzeitig auch weniger Auftrieb, weshalb es mehr Kraftstoff verbrauchen würde, weiter oben zu fliegen...
Wenn der Verbrauch bei höherer Luftdichte geringer wäre, wie von Dir behauptet, gäbe es keinen Grund in FL400 zu fliegen. Selbstverständlich ist der Verbrauch da oben geringer.
Dieser "Punkt" ist stark abhängig vom aktuellen Gewicht des Flugzeugs und liegt bei Passagierflugzeugen eg nie unter FL330, also so ca. 10km Höhe.
Du glaubst nach wie vor, dass weniger Auftrieb = mehr Treibstoffverbrauch. Ich gebe auf.
Falsch. Auftrieb ist nicht "Kraft-", also schubabhängig, sondern nur Geschwindigkeitsabhängig. Der benötigte Schub um eben diese Geschwindigkeit zu halten ist abhängig vom gesamten Luftwiderstand, der sich aus induziertem und Profilwiderstand zusammensetzt. Letzterer ist abhängig von der Luftdichte und der Geschwindigkeit. Ergo lässt mit größerer Höhe der benötigte Schub nach. Das ist allerdings vereinfacht. Ein Flugzeug hat durchaus eine optimale Höhe, deren Überschreitung zu einem höheren Kraftstoffverbrauch führt. Aber das ist für den Rahmen dieser Frage etwas zu spezifisch und spielt auch nicht die allergrößte Rolle.
Du hast Recht, das habe ich etwas súngünstig formuliert...
Um die Geschwindigkeit zu halten benötigt das Flugzeug allerding eine Kraft, die es nach vorne beschleunigt...
Und um diese Kraft zu erzeugen benötigt man Treibstoff...
Wie du aber geschildert hast, müsste der benötigte Schub mit sinkender Luftdichte abnehmen.
Alleridns ist der Auftrieb ja auch abhängig von der Luftdichte, weshalb man für den selben Auftrieb eine höhere Geschwindigkeit benötigt.
Schlußendlich sollte sich dann aber ducrh die Erhöhung der Geschwindigkeit der Luftwiderstand soweit berhöht haben, dass es schlußendlich auf das selbe herauskommt.
Der Kraftstoffverbrauch ist also nur geringfühgig höher, da auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden muss...
So wie du das erläutert hast wird also nicht wesentlich mehr Kraftstoff verbraucht...
Warum also wird nicht in höheren Lagen geflogen, wo das doch sowieso irrelevant ist?
Um den nötigen Auftrieb zu erzeugen müsste die Flügelfläche vergrößert werden. Außerdem müsste die Druckkabine verstärkt werden. Scheint also schlicht nicht wirtschaftlich zu sein.
Es gibt auch eine physiologische Begründung. In der Höhe nimmt der Partialdruck des Sauerstoffes ab. Das heisst, dass man pro Liter Luft weniger Sauerstoffmoleküle aufnimmt und somit die Sauerstoffsättigung des Blutes abnimmt. Sauerstoff macht in normaler Atemluft etwa 21% aus, wir erhalten also bei einem Atemzug nicht den maximalen Gehalt an Sauerstoff. Da der Druck auf Meereshöhe höher ist, reicht die Teilchendichte (bzw. die Menge pro Liter eingeatmeter Luft) aus. In der Höhe nimmt die Dichte ab und wir erhalten weniger Sauerstoff pro Atemzug. Wenn wir aber den Anteil des Sauerstoffs erhöhen, kompensieren wir diesen Verlust. Das heisst, das 1 Liter Luft auf 12'000m Höhe bei 100% O2-Sättigung die gleiche Menge Sauerstoff enthält wie 1 Liter Luft bei 21% O2-Sättigung auf Meereshöhe. Wir können also bei plötzlicher Druckabnahme in der Kabine einen Ausgleich erzeugen, indem wir reinen Sauerstoff einatmen (Deshalb die Masken, sie enthalten reinen Sauerstoff). Über 12'000m ist bei Umgebungsdruck auch mit reinem Sauerstoff kein Ausgleich mehr möglich und wir würden an Sauerstoffmangel leiden. Deshalb brauchen Kampfjet-Piloten Masken, die einen Überdruck erzeugen.
es gibt eben für jeden Flugzeugtyp eine optimale Höhe, für Düsenflieger eben um die 10km. Um eine größere Höhe zu erreichen, braucht es ja auch Treibstoff ohne Nutzen.
Ansonsten wurden hier schon zutreffende Antworten gebracht.
Wenn dem so wäre, würden Flugzeuge in 30m Höhe über den Boden schrubben.